徠卡MS60測量機器人在橋梁BIM施工中的應用

胡佳寧

(徠卡測量系統(tǒng)貿易(北京)有限公司，北京 100020)

徠卡測量新技術應用專欄

徠卡MS60測量機器人在橋梁BIM施工中的應用

胡佳寧

(徠卡測量系統(tǒng)貿易(北京)有限公司，北京 100020)

近年來，BIM技術不但在傳統(tǒng)建筑行業(yè)應用廣泛，在其他行業(yè)內，施工單位也越來越重視BIM技術在項目中的應用和自身BIM團隊的建設；而且在政府的一系列支持政策的驅動下，BIM正以積極的態(tài)勢加速推進。MS60是徠卡測量系統(tǒng)在BIM大環(huán)境下應運而生的一款智能型全站掃描測量機器人，能夠實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場間的無縫銜接，并且對施工完成的現(xiàn)場模型進行精細掃描，與設計模型數(shù)據(jù)進行比對。本文結合實際案例，介紹了該建筑機器人在橋梁BIM中的實際應用。

BIM技術；MS60；測量機器人

BIM技術作為建筑業(yè)信息革命的核心，是繼CAD之后的又一場技術革命。BIM技術具有可視化程度高、可模擬和優(yōu)化特性、數(shù)據(jù)信息高度整合、協(xié)同性好等特點，它加快了建筑業(yè)信息化進程，為大型工程項目各參建單位人員解決復雜工程設計與使用協(xié)同管理問題提供了便利，起到了指導施工、縮短工期、節(jié)約成本等作用，并且在建筑工程領域得到了廣泛應用。

橋梁作為交通工程的節(jié)點，在整個項目中占據(jù)著重要的地位，可見在橋梁工程中使用BIM技術是非常必要的?，F(xiàn)代橋梁朝著大跨度、高強度、輕質量、多功能發(fā)展。大型橋梁結構上異性構件多，構造復雜和施工工藝更加復雜，施工難度更大，并且參與方和施工人員眾多，導致設計、建造、項目管理也隨之變得更加復雜，因此發(fā)掘BIM技術在大型橋梁工程項目中的應用是非常必要的。

BIM的應用是覆蓋建筑物的整個生命周期的，但目前國內對BIM的應用大多仍停留在三維設計階段，主要用做工程審查的可視化展示和設計數(shù)據(jù)的碰撞檢測等。在工程施工上的應用是國內BIM的薄弱環(huán)節(jié)，癥結點在于如何將三維模型數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場結合起來，而徠卡MS60測量機器人則是為此量身定制的，可以將模型數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場間無縫銜接，并且對施工完成的現(xiàn)場模型進行精細掃描，與設計模型數(shù)據(jù)進行比對。

1 應用流程

首先，內業(yè)時將模型導入3D睿測測量程序中；然后利用手簿遠距離操縱測量機器人進行外業(yè)現(xiàn)場測量、放樣或檢校操作，現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)均保存在手簿SD卡中；完成施工作業(yè)后，可以對施工實體進行掃描操作，將獲取的點云數(shù)據(jù)進行建模后與原設計模型進行對比分析；最后輸出現(xiàn)場作業(yè)的詳細報告。具體流程如圖1所示。

圖1 應用流程

2 實際應用案例

具體案例為MS60測量機器人在大型跨鐵路橋梁工程施工中的應用。

第一步為利用MS60對某大型跨鐵路橋的水泥承臺及墩身進行放樣，具體如下：

(1) 將BIM模型數(shù)據(jù)轉換為DXF格式，方便后續(xù)導入到配套的CS20手簿中作為BIM放樣中的三維工作底圖。

(2) 將轉換后的DXF數(shù)據(jù)導入CAD中，在承臺和墩身的待放樣點處添加放樣點位，作為實地BIM放樣的放樣點。如果應用BIM設計軟件為Revit，可以通過Leica Building Link插件，在Revit中批量創(chuàng)建承臺和墩身的放樣點位并輸出。

(3) 將放樣點數(shù)據(jù)和DXF模型導入CS20手簿中，在合適位置架設MS60，采用后方交會的方式設站、定向后通過CS20手簿，操控MS60進行圖形化的放樣作業(yè)。操作人員僅需要拿著裝有360°棱鏡與CS20手簿的棱鏡桿即可完成作業(yè)(如圖2所示)。

圖2 放樣界面

手簿中可以實現(xiàn)三維瀏覽，顯示設站點、目標點在模型的具體位置，照準部可通過手簿操縱自動轉向待放樣目標位置，使放樣工作清晰直觀。通過三維動態(tài)圖形、箭頭指示及實施數(shù)據(jù)等方式指引施工人員快速尋找待放樣點，單人即可完成放樣作業(yè)，工作效率大大提升，精度更加有保障。

第二步為利用MS60對施工完成的墩身實體進行掃描，對建立模型與原設計模型進行對比分析。

(1) 使用現(xiàn)場控制點，采取后方交會的方式在合適位置架設MS60，分站對目標物進行掃描工作。各站掃描數(shù)據(jù)可以通過統(tǒng)一坐標系自動拼接在一起。

(2) 按項目需要設置掃描工程的點云密度，可根據(jù)設備預估時間調整之前設置的掃描點間隔，完成設置后自動化進行掃描工作。

(3) 將得到的點云數(shù)據(jù)在后處理軟件中建立相應模型，與原始設計模型進行對比，通過色譜圖的方式直觀反映出掃描模型各部位與設計模型的誤差，顏色和數(shù)值區(qū)間可以根據(jù)用戶需求自行更改，并通過點選標簽的形式將變化點位的X、Y、Z變化量和總體變化量數(shù)值體現(xiàn)出來(如圖3所示)。

圖3 對比分析

3 技術總結

徠卡測量系統(tǒng)推出的新一代全站掃描儀MS60可與建筑施工中常用的多種BIM軟件相結合，進行模型施工放樣和實體掃描對比分析等工作，很好地彌補了施工中BIM應用的薄弱環(huán)節(jié)。MS60優(yōu)點如下：

(1) 可在大屏幕手簿中瀏覽三維建筑模型，復雜的異性結構也變得清晰易懂，實現(xiàn)了BIM模型服務現(xiàn)場施工、指導現(xiàn)場施工等預期效果。將BIM模型中的數(shù)據(jù)直接轉化為現(xiàn)場的精準點位，減少測量人員找棱鏡的時間，測量人員可以實時地查看全站儀所照準的目標，一天可以完成更多的測量工作，節(jié)省了外業(yè)工作時間。

(2) 配備長距離藍牙模塊，可以在1 km范圍內遠距離操縱全站儀進行放樣工作，實現(xiàn)單人施工作業(yè)，體現(xiàn)了其快速、精準、智能、操作簡便、勞動力需求少的優(yōu)勢。

(3) 作為自主學習型全站儀，徠卡MS60提供的智能學習型功能可以自主學習和識別外界的反射條件，不受汽車牌照、路標及反光背心等反光比較強的物體影響，智能識別晴天、雨天及不同的能見度，自主學習目標棱鏡的距離狀態(tài)，充分確保目標不會丟失。

(4) MS60的工作環(huán)境可在-20℃～50℃中，符合各地苛刻的施工環(huán)境，全年不間斷進行施工作業(yè)。